Методические указания к летней практике Красноярск 2001

Вид материала

Содержание

Наземные экосистемы
Характеристика основных типов наземных экосистем и их животное население
Почвенные раскопки.
Метод просеивания почвы и подстилки на ситах.
Метод учета беспозвоночных ловушками Барбера и ловчими канавками.
2. Лесные, луговые и болотные экосистемы. Основные группы животных. Методы учета хорто-, тамно-, дендро- и ксилобионтов
Лесные экосистемы
Луговые экосистемы
Болотные экосистемы
Методы учета

Подобный материал:

1 2 3 4

НАЗЕМНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ

Важная особенность всех наземных сообществ животных – большое обилие и разнообразие членистоногих, прежде всего насекомых. Для каждого типа экосистем характерен свой набор видов, среди которых выделяются доминанты – наиболее многочисленные виды в биоценозе (сообществе), особые жизненные формы. Жизненная форма - это исторически сложившийся комплекс биологических, физиологических и морфологических свойств вида, обусловливающих определенную реакцию на воздействие среды. Наземные обитатели имеют следующие категории жизненных форм.

Геобионты – обитатели почвы, которые подразделяются на:

ризобионты – животные, связанные с корнями;

сапробионты – обитатели разлагающихся органических веществ;

копробионты – беспозвоночные – обитатели навоза;

ботробионты – обитатели нор;

планофилы – животные, которым свойственно частое перемещение.

Эпигеобионты – беспозвоночные животные, которые держатся на более или менее открытых участках поверхности почвы.

В свою очередь, в зависимости от грунта, на котором обитают животные, их подразделяют на:

псаммобионты – животные, приспособленные к жизни на песчаном субстрате;

петробионты – обитатели каменистых участков;

галобионты – жители засоленных участков почвы.

Герпетобионты – беспозвоночные животные обитатели растительных и иных органических остатков на поверхности почвы. Обитатели лесной подстилки обычно называются стратобионтами.

Хортобионты – обитатели травяного покрова. В зависимости от места их обитания они подразделяются на:

эктобионты – животные, обитающие на поверхности растений;

эндобионты – обитатели толщи листьев, стеблей, бутонов, галлов.

Тамнобионты – обитатели кустарников.

Дендробионты – обитатели деревьев.

Тамно- и дендробионтов часто объединяют в одну жизненную форму дендробионтов.

Ксилобионты – обитатели мертвой древесины.

^ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ТИПОВ НАЗЕМНЫХ ЭКОСИСТЕМ И ИХ ЖИВОТНОЕ НАСЕЛЕНИЕ

Почва как среда обитания. Основные группы педобионтов. Методы учета почвенного населения

Почва – поверхностный слой земной коры. Она представляет собой, по Докучаеву, естественноисторическое тело, созданное совместным воздействием на горную породу воды, воздуха и организмов. Важнейшей ее особенностью является полидисперсность или трехфазность (твердая – почвенные частицы, жидкая – вода, газообразная – воздух), непрозрачность и почти всегда насыщенность водными парами.

Животные, обитающие в почве, по-разному используют ее. Мелкие - простейшие, коловратки, брюхоресничные – обитают в пленке воды, обволакивающей почвенные частицы. Это геогидробионты. Они мелки, уплощенной или удлиненной формы. Дышат кислородом, растворенным в воде, при недостатке влаги им характерно оцепенение, инцистирование, образование коконов. Остальные обитатели дышат кислородом воздуха – это геоатмобионты.

Почвенных животных подразделяют по размерам на группы:

наннофауна – животные размером до 0,2 мм;

микрофауна – животные размером 0,1-1,0 мм;

мезофауна - размером более 1,0 мм;

мегафауна – позвоночные животные.

По степени связи с почвой педобионтов подразделяют на следующие группы:

геобионты – животные, вся жизнь которых проходит в почве;

геофилы – животные, часть жизненного цикла которых связана с почвой;

геоксены – животные, связанные с почвой случайно или используют ее в качестве убежища.

В пределах разных систематических групп беспозвоночных животных выделяются разнообразные жизненные формы.

По характеру питания почвенные животные подразделяются на следующие группы: хищники, паразиты, некрофаги, сапрофаги, фитофаги.

Наиболее типичными обитателями почвы являются: простейшие, нематоды, дождевые черви, энхитреиды, голые слизни и другие брюхоногие моллюски, клещи и пауки, многоножки (двупарноногие и губоногие), насекомые – взрослые и их личинки (отряды коллемболы, двухвостки, щетинохвостки, двукрылые, жесткокрылые, перепончатокрылые и др.). Педобионты выработали разнообразные приспособления к обитанию в почве как во внешнем строении, так и во внутреннем.

Передвижение. Геогидробионты имеют те же приспособления для передвижения, что и водные обитатели. Геоатмобионты передвигаются по естественным скважинам, и сами прокладывают ходы. Движение мелких животных в скважинах не отличается от движения по поверхности субстрата. Недостатком образа жизни скважников является их высокая чувствительность к высыханию субстрата, зависимость от физических свойств почвы. В плотных и каменистых почвах их численность невелика. Подобный способ передвижения характерен для мелких членистоногих. Ходы прокладываются животными либо путем раздвигания почвенных частиц (червями, личинками двукрылых) либо путем измельчения почвы (характерно для личинок многих видов насекомых). Животные второй группы часто имеют приспособления для отгребания почвы.

Морфофизиологическими приспособлениями к обитанию в почве являются: потеря пигмента и зрения у глубокопочвенных обитателей; отсутствие эпикутикулы либо присутствие ее на отдельных участках тела; для многих (дождевые черви, энхитреиды) неэкономная система выведения продуктов обмена из организма; разнообразные варианты наружно-внутреннего оплодотворения у ряда обитателей; для червей - дыхание всей поверхностью тела.

Экологические приспособления проявляются в выборе наиболее подходящих условий для обитания. Выбор мест обитания осуществляется посредством вертикальных миграций по почвенному профилю, смены стаций обитания.

Методы учета почвенных животных

Для изучения наннофауны пользуются следующими методами:

На изучаемом участке берут небольшую пробу земли определенного объема, разбавляют дистиллированной водой или профильтрованной водой и рассматривают под микроскопом.
Метод культур. 1 г почвы разводят в 9 г сенного отвара, проводят второе, третье разведения. Просматривают пробы под микроскопом.
Метод почвенных пробирок. Пробирки диаметром 0,7-0,.8 см и длиной 3,0-3,5 см наполняют стерильным сенным экстрактом и зарывают в землю на глубину 15 см по 3-5 шт. в одно гнездо. Извлекают пробирки через 3-5 дней.
Метод последовательного окрашивания мазка водной суспензии почвы на предметном стекле эритрозином и метиленовым зеленым. При этой окраске клетки простейших окрашиваются в розовый цвет с темно-красными ядрами; бактерии, грибы, водоросли – в красный; почва – в зеленый.

Существуют и другие методы учета качественного и количественного состава простейших, образующих группу «наннофауна».

Изучение микрофауны проводится следующими методами:

Ручной способ: кусочки почвы помещают в чашки Петри и разбирают под лупой, бинокулярным микроскопом.
Метод флотации: кусочки пробы переносят в воду, животные всплывают на поверхность, здесь их собирают кисточкой.
Выгонка при помощи аппарата Туллгрена (рис. 1). Экстрактор состоит из воронки, на которой укреплено почвенное сито с почвенной пробой, к воронке прикреплен сосуд с фиксирующей жидкостью. Иссушение образца почвы приводит к миграции животных в более глубокие слои почвы. Над воронкой можно укрепить электролампочку такой мощности, чтобы температура на поверхности почвы не превышала 30^оС. Объем проб 100 см³ и менее.

Почвенная мезофауна изучается разнообразными методами. Наиболее распространены среди них метод почвенных раскопок, метод просеивания подстилки и почвы, метод ловчих канавок и ловчих цилиндров для обитателей поверхности почвы и растительного опада.

^ Почвенные раскопки.

Выбирают наиболее типичные участки, на которых закладывают пробные площадки. Размер площадок: 25х25, 50х50 или 100х100 см. Во влажные сезоны размер площадки обычно не превышает 50х50 см. Глубина взятия проб определяется характером вертикального распределения беспозвоночных животных. Расположение учетных площадок на участке может быть следующим:

а). . . б).. в). . . г).. . д). . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . .

. . . .

. . . .

Последовательность при проведении работы: отметить площадку; от границ отгрести опад, подстилку; удалить растения; расположить рядом с участком пленку. На пленку собрать опад, подстилку, снабдив образец этикеткой, завернуть. Послойно разобрать почву, встреченных животных зафиксировать, в емкость положить этикетку с указанием места и даты сбора, номера площадки, глубины взятия образца.

^ Метод просеивания почвы и подстилки на ситах.

Взятие образца подобно описанию почвенных раскопок. Разбор проб проводится с использованием колонки почвенных сит (диаметр отверстий 0,25, 0,5, 2,0 и 5,0 мм), дна и крышки. На крупное сито помещается порция анализируемого субстрата, закрывается крышкой и энергично встряхивается. Затем просматривают каждое сито, находящихся на них животных фиксируют. Этот метод позволяет проанализировать большее количество проб в сравнении с ручной разборкой. Результаты заносятся в таблицу.

Характеристика почвенной фауны

№ пробной площади	Тип, класс, отряд, семейство	Количество животных в пробе/м²
Подстилка	Почва
0-5 см	5-10 см	10-20 см
Итого:

^ Метод учета беспозвоночных ловушками Барбера и ловчими канавками.

Ловушки Барбера (ловчие банки объемом 0,3-0,5 л, стеклянные или пластмассовые) вкапывают так, чтобы их горлышко находилось на одном уровне с поверхностью почвы. Можно использовать фиксирующую жидкость (спирт, формалин и др.), приманки.
Ловчие канавки имеют глубину 7-10 см от поверхности почвы, длина их не более 3-4 м. Стенки вертикальные, гладкие. Принято сочетать канавки с ловчими банками, с размещением последних на концах канавки и на пересечении канавок.

Ловушками Барбера, ловчими канавками учитывают активно перемещающихся животных (пауков, жужелиц, стафилинидов, навозников и др.). Для полной характеристики фауны беспозвоночных животных – обитателей поверхности почвы отлов дополняется сбором членистоногих под камнями, стволами, крупными ветвями и другими укрытиями. Проверяют ловушки Барбера и канавки один раз в сутки в утренние часы. Результаты заносят в тетрадь по следующей схеме:

Дата учета Место учета	Группы беспозвоночных животных	№№ ловушек / канавок
1	2	3	4	5	6 и т.д.

^ 2. Лесные, луговые и болотные экосистемы. Основные группы животных. Методы учета хорто-, тамно-, дендро- и ксилобионтов

Наземные местообитания, в отличие от почвенных, более разнообразны. В связи с этим рассмотрим лишь основные, наиболее распространенные биотопы и типичные для них группы животных. Эти группы объединяют как эврибионтов, обладающих высокой валентностью, так и стенобионтов, живущих при определенных условиях, в характерных для них местообитаниях. К первым относятся, прежде всего, различные хищники, главным образом неспециализированные (стрекозы, хищные мухи и т.п.). Стенобионты приурочены к растениям определенных семейств (олигофаги), видов (монофаги) или строго определенным местообитаниям.

Наиболее разнообразны обитатели смешанных лесов, лугов, опушек. Там, где проявляется эффект экотона – краевой зоны (например, лес-луг), можно обнаружить самых разных беспозвоночных животных, поскольку здесь фауна слагается из видов, соседствующих местообитаний.

^ Лесные экосистемы

Лес один из основных типов растительности, состоящий из совокупности древесных, кустарниковых, травянистых растений, мхов и лишайников, включающий животных и микроорганизмы, которые биологически взаимосвязаны в своем развитии и влияют друг на друга и на внешнюю среду (Лесная энциклопедия, 1985,1986).

Лес – продукт природы и ее составная часть, природная система, которую можно рассматривать на разных уровнях: от глобального (часть биосферы) до локального (насаждение).

Леса подразделяют на естественные и искусственно созданные. Естественные леса занимают основную площадь. Они могут быть девственными; стихийно-естественными; естественными, регулируемыми человеком. Искусственные леса, т.е. создаваемые посевом и посадкой, составляют незначительную долю на Земле.

Зональное распределение лесов по земной поверхности в направлении с севера на юг свидетельствует о зависимости лесной растительности от климата (хвойные, лиственные и т.д.). Внутри зон леса подразделяют на подзоны, более мелкие природные регионы (округа, районы) и лесные массивы, исходя из породного состава (сосновые, еловые, березовые и др.)

Лесной массив не однороден, представляет собой совокупность насаждений (лесных фитоценозов). Насаждения принято расчленять на компоненты: древостой, подрост, подлесок, живой напочвенный покров, лесная подстилка, почва. Главным компонентом леса является древостой. Если древостой состоит из одной породы, он называется чистым, из нескольких – смешанным. Состав пород обозначают по 10-балльной системе. Так, 10С – чистый сосновый древостой, 6С4Е+Ос – смешанный древостой (+ указывает на единичное присутствие). По количеству ярусов древесные насаждения делятся на простые (один ярус) и сложные (два, редко три яруса). Подростом называют молодое поколение древесных растений под пологом леса или на вырубках, способное сформировать древостой. Подлеском называют кустарники (реже древесные породы), произрастающие под пологом леса и не способные образовать древостой в данных условиях произрастания. В наших условиях это ивы, рябина, черемуха, шиповник, смородина и др. Живой напочвенный покров представляет собой совокупность мхов, лишайников, травянистых растений и полукустарников, покрывающих почву под пологом леса, на вырубках и гарях. Лесная подстилка – скопление на поверхности почвы растительного опада, находящегося на разной стадии разложения. Она служит местом обитания для многих групп беспозвоночных животных.

В кроне деревьев, кустарников обитают различные хвое- и листогрызущие и сосущие насекомые. К первым относятся личинки и имаго жуков листоедов, личинки пилильщиков и гусеницы чешуекрылых. Многочисленны сосущие – тли, клопы. Среди вторичных консументов преобладают златоглазки, наездники, рыжие лесные муравьи, собирающие здесь падь тлей. В ветвях кроны строят ловчие сети пауки – кругопряды и линифииды.

На стволах и крупных скелетных ветвях ослабленных деревьев формируется комплекс беспозвоночных ксилофагов: жесткокрылые (короеды, златки, долгоносики, усачи), перепончатокрылые (рогохвосты). Личинки этих насекомых развиваются в коре, под корой в древесине не только ослабленных, но и усыхающих и сухостойных деревьев. Кроме ксилофагов под корой и на ее поверхности многочисленны хищники (жуки, двукрылые, чаще их личинки). К вторичным консументам относятся также и наездники, откладывающие яйца в личинок насекомых - ксилофагов.

По мере отмирания дерева увеличивается количество видов животных, существующих в основном за счет использования древесины. Происходит смена одних групп другими. Сообщества наиболее массовых и широко распространенных видов могут быть использованы в качестве индикаторов той или иной стадии разрушения коры и древесины. Последними в разлагающемся стволе или пне поселяются сапрофаги, представленные в основном личинками двукрылых и жуков.

Большинство членистоногих, обитающих в лесу, характеризуется однотонной темной окраской, тамнобионты могут быть окрашены ярко. Распознавание объектов с помощью зрения в этих условиях имеет подчиненное значение по сравнению с запаховой ориентацией.

^ Луговые экосистемы

Луга разнообразны по происхождению (на месте лесов, осушенных болот, озер), возрасту, фитоценозам, условиям обитания растений. Общее для всех лугов – наличие травостоя и дернины, т.е. верхнего слоя почвы, пронизанного корнями и корневищами трав. Растительный покров образован преимущественно мезофильными травами, характерно преобладание злаковых, осок. Для лугов присуща резко выраженная изменчивость (сезонная, годовая) и быстрое изменение под воздействием выпаса, сенокошения.

Различают луга материковые, пойменные, горные. Материковые луга расположены на равнинах и делятся на суходольные (на равнинных участках, склонах питаются лишь водами атмосферных осадков) и низинные (в понижениях с близкими почвенно-грунтовыми водами). Суходольные луга образуются в лесной зоне на месте лесов, на подзолистых почвах или буроземах, реже на серых лесных почвах. Травостои этих лугов относительно низкие, малоурожайные. Низинные луга распространены в лесной, лесостепной и степной зонах. Почвы их богаче, чем на суходольных, травостои урожайные. Пойменные луга приурочены к долинам рек, заливаемым во время половодий. Горные луга распространены в горных районах с теплым влажным климатом, выше верхней границы леса, либо в лесном поясе, на месте уничтоженных лесов.

В луговых сообществах на первом трофическом уровне доминирует травянистая растительность. Преобладают пищевые цепи пастбищного типа. Видовое разнообразие растений велико, отсюда и высокая насыщенность видами второго трофического уровня. Большое число видов насекомых проходит дополнительное питание на цветах (двукрылые, чешуекрылые, перепончатокрылые и др.). Ниже располагается комплекс видов членистоногих, связанный с вегетативными частями растений. Среди этой группы хортобионтов преобладают сосущие растительноядные насекомые (тли, цикады, клопы), многочисленны грызущие фитофаги (прямокрылые, долгоносики, листоеды и др.). Разнообразен комплекс хищников – божьи коровки, мелкие наездники, пауки линифииды, тетрагнатиды. К поверхности почвы приурочены жужелицы, стафилиниды, мертвоеды, навозники, пауки волки.

Многие членистоногие луга ярко окрашены. В биотических связях основная роль отводится зрению, подчиненное значение имеет звуковая сигнализация.

^ Болотные экосистемы

Болото представляет собой избыточно увлажненный участок земли, на котором происходит накопление неразложившегося органического вещества. По характеру растительности и режиму питания растений различают низинные, переходные верховые болота. Для низинных болот характерны эвтрофные растения (требовательны к минеральным элементам), расположены они в низких местах (например, в долинах рек). Низинные болота бывают намывного и грунтового питания. В умеренном климате это болота лесные (произрастает береза, ольха, реже хвойные) или травяные. На болотах намывного питания доминируют цветковые растения, мхи развиты слабо. Болота грунтового питания часто образуются под склонами речных террас, в местах выхода ключей. Для них характерен мощный ковер мхов и слабое развитие травянистых растений. Для переходных болот характерны мезотрофные растения: обычна береза, часто сосна, осоки, сфагновые мхи. Для верховых болот характерны олиготрофные растения (не требовательны к зольным элементам), расположены они обычно на водоразделах. Флора верховых болот бедна: из деревьев – сосна, реже лиственница, из кустарников багульник, клюква, обильны сфагновые мхи. Выделяются верховые болота двух типов: лесные и грядово-мочажинные.

Комплекс беспозвоночных животных характеризуется небольшим разнообразием.

В целом для групп животных – обитателей древесной, кустарниковой и травянистой растительности характерны: активное передвижение; окраска нередко яркая, контрастная; наличие эпикутикулы в покровах; экономная система выведения продуктов обмена из организма; трахейная дыхательная система, приспособленная для обитания в воздушной среде; внутреннее оплодотворение, возможен партеногенез, педогенез, живорождение. Экологические особенности проявляются в выборе подходящих мест обитания.

^ МЕТОДЫ УЧЕТА

Хортобионты

Учет населения травяного покрова любого типа проводят кошением сачком, с помощью эксгаустера (рис.2), биоценометра (рис.3), визуально наблюдают.

Наиболее часто используется метод кошения сачком. Для этого выбирают типичный для данной местности участок, становятся так, чтобы при кошении сачком направляться против солнца. Сачок берут в руки на расстоянии 1 м от кольца. Энергичными движениями водят по поверхности растений вправо и влево, амплитуда должна равняться 180^о. При каждом новом взмахе делают шаг вперед. Таких двойных взмахов необходимо сделать 25-50 (соответственно одинарных 50 и 100), после последнего взмаха сачок передвигают ближе к себе, в воздухе быстро стряхивают собранных животных на дно сачка. Для кошения удобно пользоваться сачком с развязываемым дном, в этом случае все содержимое высыпают в подготовленную банку (морилку) с эфиром и закрывают ее, подобным образом поступают и с содержимым обычных сачков. В лаборатории содержимое морилки высыпают на лист бумаги, отбирают растительные части, тщательно просматривая их. Беспозвоночных животных сортируют по систематическим группам, подсчитывают, результаты заносят в таблицу, а хортобионтов помещают на матрасик, снабженный подробной этикеткой.

Анализ кошения

Название биоценоза__________ Дата______________________

Время наблюдений___________ № наблюдений_____________

Характеристика метеорологических условий _______________________

Характеристики растительного покрова ___________________________

Название животных	Фаза развития	Количество
Тип	Класс	Отряд

Для расчета численности беспозвоночных животных – обитателей травостоя используют следующую формулу:

Blog

Методические указания к летней практике Красноярск 2001

Содержание

НАЗЕМНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ